【网络是怎样连接的】探索之旅路线图

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请求和响应的本质都是电信号和光信号,这些信号可能会因受到杂音等的干扰而损坏。

由于请求和响应都是由0和1组成的数字信息,所以可以说,我们需要的是一种能够将数字信息搬运到指定目的地的机制。
这种机制是由操作系统中的网络控制软件,以及交换机、路由器等设备分工合作来实现的,它的基本思路是将数字信息分割成一个一个的小块,然后装入一些被称为“包”(Packet)的容器中来运送。

包相当于信件或者包裹,而交换机和路由器则相当于邮局或快递公司的分拣处理区。包的头部存有目的地等控制信息,通过许多交换机和路由器的接力,就可以根据控制信息对这些包进行分拣,然后将它们一步一步地搬运到目的地。无论是家庭和公司里的局域网,还是外面的互联网,它们只是在规模上有所不同,基本的机制都是相同的。

第1章Web浏览器

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当我们输入下面这样的网址时,浏览器就会按照一定的规则去分析这个网址的含义,然后根据其含义生成请求消息。

浏览器并不会亲自负责数据的传送。传送消息是搬运数字信息的机制负责的工作,因此浏览器会委托它将数据发送出去。具体来说,就是委托操作系统中的网络控制软件将消息发送给服务器。

第2章协议栈、网卡

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协议栈(网络控制软件叫作协议栈)。这个软件会将从浏览器接收到的消息打包,然后加上目的地址等控制信息。

协议栈会将包交给网卡(负责以太网或无线网络通信的硬件)。然后,网卡会将包转换为电信号并通过网线发送出去。这样一来,包就进入到网络之中了。

第3章集线器、交换机、路由器

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假设客户端计算机是连接到家庭或公司的局域网中,然后再通过ADSL和光纤到户(FTTH)等宽带线路接入互联网。

网卡发送的包会经过交换机等设备,到达用来接入互联网的路由器。路由器的后面就是互联网,网络运营商会负责将包送到目的地,就好像我们把信投到邮筒中之后,邮递员会负责把信送给收件人一样。

第4章接入网、网络运营商

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互联网的入口线路称为接入网。一般来说,我们可以用电话线、ISDN、ADSL、有线电视、光线、专线等多种通信线路来接入互联网,这些通信线路统称为接入网。

接入网连接到签约的网络运营商,并接入被称为接入点(Point of Presence, PoP)的设备。接入点的实体是一台专为运营商设计的路由器,我们可以把它理解为离你家最近的邮局。

网络包首先通过接入网被发送到接入点,然后再从这里被发送到全国甚至全世界。接入点的后面就是互联网的骨干部分了。
在骨干网中存在很多运营商和大量的路由器,这些路由器相互连接,组成一张巨大的网,而我们的网络包就在其中经过若干路由器的接力,最终被发送到目标Web服务器上。

路由器不但在规模上存在差异,在路由器间的连接方式上也存在差异。家庭和公司局域网中一般采用以太网线进行连接,而互联网中除了以太网线连接之外,还会使用比较古老的电话技术和最新的光通信技术来传送网络包。

第5章防火墙、缓存服务器

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通过骨干网之后,网络包最终到达了Web服务器所在的局域网中。接着,它会遇到防火墙,防火墙会对进入的包进行检查。

如果要访问的网页数据正好在缓存服务器中能够找到,那么就可以不用劳烦Web服务器,直接从缓存服务器读出数据。此外,在大型网站中,可能还会配备将消息分布到多台Web服务器上的负载均衡器,还有可能会使用通过分布在整个互联网中的缓存服务器来分发内容的服务。经过这些机制之后,网络包才会到达Web服务器。

第6章Web服务器

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当网络包到达Web服务器后,数据会被解包并还原为原始的请求消息,然后交给Web服务器程序。和客户端一样,这个操作也是由操作系统中的协议栈(网络控制软件)来完成的。

Web服务器程序分析请求消息的含义,并按照其中的指示将数据装入响应消息中,然后发回给客户端。响应消息回到客户端的过程和之前我们介绍的过程正好相反。
当响应到达客户端之后,浏览器会从中读取出网页的数据并在屏幕上显示出来。

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